SOLUTION 02 / Robotics

Yanmar verlicht de werkdruk met een automatisch aanmeersysteem en robotboot met automatische navigatie om een veilige toekomst te creëren

Onderzoeks- en ontwikkelingscentrum
Door het automatiseren van het aanmeren, wat altijd stressvol is geweest voor gebruikers, biedt Yanmar veilig aanmeren met een foutenbereik beperkt tot slechts enkele tientallen centimeters. Door dit toe te voegen aan de robotboot met automatische navigatie, draagt Yanmar niet alleen bij aan de maritieme sector, maar verlicht het ook de werkdruk voor degenen die werkzaam zijn in de visserij- en maritieme sector. Dit leidt tot alternatieve arbeid en arbeidsbesparingen op zee.

ISSUE

Een nieuwe uitdaging om de lasten voor de gebruiker te verlichten en een samenleving te creëren waarin mensen met een gerust hart kunnen werken

De maritieme sector is een van de sterke punten van Yanmar We blijven offshore-arbeiders ondersteunen met een verscheidenheid van onze producten en diensten die vanuit een nieuw perspectief zijn ontstaan. Yanmar richt zich op "aanmeren"*, wat vaardigheid in scheepsnavigatie vereist, maar ook een enorme belasting is voor gebruikers. Yanmar heeft de ontwikkeling op zich genomen van een "automatisch aanmeersysteem" om vlot en veilig aan te meren zonder enige lastige bediening, en een "robotboot met automatische navigatie" die automatisch een veilige route bepaalt om het varen op zee in goede banen te leiden. De ontwikkeling van deze systemen zal niet alleen een groot voordeel zijn voor de maritieme sector, maar ook voor de visserijmarkt, waar het aantal werknemers afneemt en de vraag naar aquacultuur toeneemt, wat de gevaren van offshore-activiteiten ten goede komt. Sinds 2017 ontwikkelt Yanmar deze systemen en overweegt het om de last van offshore-arbeiders te verlichten door offshore-werk te vervangen en te verminderen.

Aanvankelijk begonnen wij met de ontwikkeling van deze technologie voor het algemeen gebruikte schip met één enkele schroef en één enkel roer, vergelijkbaar de besturing van auto's. Naarmate het project vorderde, werd het duidelijk dat een enorme hoeveelheid manuren nodig was voor de ontwikkeling vanwege de moeilijkheid om het aanmeren te regelen voor een schip met één schroef en één roer. De reden hiervoor was niet alleen de kwetsbaarheid van het schip bij het handhaven van een stabiele positie ten opzichte van wind en golven, maar ook het gebrek aan flexibiliteit om rechtstreeks kracht uit te oefenen in een zijwaartse beweging. Met de wens om zo snel mogelijk een nieuw product op de markt te brengen, zijn wij overgestapt op de toepassing van een schip met twee schroeven en twee roeren, uitgerust met meerdere voortstuwingsmachines en hebben wij besloten de manuren voor de ontwikkeling te consolideren. Door een voortstuwingsdistributieinrichting te installeren die het schip in elke richting kan bewegen en het dynamische positioneringssysteem toe te passen dat we in 2015 ontwikkelden, voltooide Yanmar eindelijk de nodige technologie voor het automatisch aanmeer- en navigatiesysteem. *Om de boot naar de pier, het vlot of de kust te brengen.

SOLUTION

Yanmar zal de problemen van klanten oplossen en de uitdaging blijven aangaan om een toekomstige samenleving te creëren en het leven van mensen te verrijken.

De sleutel tot automatische scheepsbesturing is het vermogen om zijn eigen positie in te schatten om de locatie van het schip te identificeren. Hoewel GNSS, met inbegrip van GPS, afwijkingen van enkele meters vertoont, hebben wij ernaar gestreefd de fout tot enkele tientallen centimeters te beperken met ons automatisch aanmeersysteem. In het vroege stadium van de ontwikkeling hebben we de Real Time Kinematic (RKT) toegepast, die ook wordt gebruikt in de robottractoren van Yanmar die actief zijn in de landbouw. We zetten een basisstation op aan de kant van de haven en ontwikkelden het systeem dat correctiesignalen uitzendt om de nauwkeurigheid te verbeteren. Het systeem kon echter alleen worden gebruikt in een specifieke haven waar het basisstation was opgesteld, en er was ook een veiligheidsprobleem omdat er geen sensoren waren om de werkelijke omgeving te herkennen. De volgende stap was dan ook om het schip uit te rusten met 3D-LIDAR, een sensor die de omgeving herkent, en zich te concentreren op de ontwikkeling van een systeem dat zijn eigen positie met grote precisie kan bepalen door omringende objecten te meten.

Daardoor slaagden we erin de fout bij de schatting van de eigen positie binnen enkele tientallen centimeters te houden, zelfs zonder een basisstation. Bovendien werd het mogelijk om de boot automatisch te sturen met gebruikmaking van de omgeving, gewoon door de plaats aan te wijzen waar moet worden aangemeerd. Tijdens het offshore varen wordt met een radar een ruwe kaart van een groot gebied gemaakt om de navigatieroute in te stellen. Terwijl langs deze route wordt gevaren, wordt de omgeving in detail verkend met behulp van 3D-LIDAR, zodat obstakels in de buurt kunnen worden gedetecteerd. Bovendien wordt 3D-LIDAR gebruikt om een kaart met hoge resolutie te genereren voor navigatie en aanmeren in een nauwe ruimte. Het automatisch aanmeersysteem selecteert een veilige route met minder kans op botsingen en stuurt automatisch het proces van navigatie tot aanmeren. Het succesvolle resultaat is te danken aan de niet aflatende vastberadenheid van het ontwikkelingsteam om een systeem te creëren waarmee gebruikers veilig kunnen navigeren en het schip zonder stress kunnen aanmeren op zijn positie.

3D-LIDAR op de boeg brengt de omgeving nauwkeurig in beeld.

Een kaart met een groot gebied werd offshore gemaakt om de navigatieroute te bepalen.

Een kaart met een hoge resolutie werd gegenereerd voor gebruik in een kleine haven of om aan te meren.

RESULT & FUTURE

Technologie toepassen op verschillende gebieden

Voortdurend blijven ontwikkelen. Er is geen andere manier om na te gaan of het systeem veilig en vlot werkt dan door het te testen in een echte omgeving. Het kiezen van een testomgeving is echter uiterst moeilijk door het gebrek aan mogelijkheden om uit te testen in Japan. Met de medewerking van Yanmar Marina konden wij toestemming krijgen van de plaatselijke overheid en van de visserijsector, met inbegrip van de plaatselijke bewoners, om een modelomgeving te ontwerpen en te bouwen die een echte haven voorstelt. We waren in staat om volledig te evalueren onder een modelomgeving voor anderhalve maand. Wij konden gedurende anderhalve maand een evaluatie maken in een modelomgeving en testen onder verschillende weersomstandigheden, zoals regen, sneeuw en sterke wind.

Er zouden zich veel onverwachte problemen hebben voorgedaan als we het systeem niet hadden uitgetest met een echt schip. Zo zagen boeien en vlotten er bij radarwaarnemingen in dit systeem anders uit dan verwacht. Wij ontdekten ook het risico dat het touw tussen de boei en het anker bleef haken, zelfs als de boeien konden worden ontweken, en wij werden ons er ook van bewust dat deze posities onstabiel zijn als gevolg van veranderingen in de weersomstandigheden. Door omgevingsinformatie in het routeplan op te nemen, meerdere sensoren te combineren om de detectiegraad te verbeteren, enzovoort, hebben we een betrouwbaarder en veiliger navigatiesysteem tot stand gebracht. Voor nog meer veiligheid werken we ook aan maatregelen tijdens slechte weersomstandigheden. Wat de wind betreft, werd het mogelijk om te navigeren binnen een fout van 50 cm terwijl men vaart met een windsnelheid van 7 m/s.

Yanmar streeft altijd naar een veilig en uiterst nauwkeurig systeem. In de toekomst zullen we onderzoek en ontwikkeling voortzetten om de technologie op verschillende gebieden toe te passen.

Aanmeertest bij Yanmar Marina

Uitwijktesten voor boeien en vlotten

INTERVIEWEen duurzame robottechnologie ontwikkelen om welvaart voor mens en natuur na te streven

Terwijl het automatisch aanmeersysteem werd ontwikkeld, hebben veel bedrijven en overheidsinstellingen naar het systeem gevraagd. Yanmar is ook in staat om consistentie te bieden gaande van basisonderzoek van motoren en romp tot systemen, ontwikkeling en productie van schepen. De kracht van Yanmar is dat wij de verantwoordelijkheid kunnen nemen voor alle fabricage en flexibel kunnen omgaan met werk op maat. Op deze manier zal de wijdverspreide introductie van het gebruik van de robotboot met automatische navigatie en het automatisch aanmeersysteem werknemers bevrijden van de moeilijke omgevingen in de visserij- en marinesector. Hierdoor kan men werken met veiligheid en een gerust hart.

Naohito Hara, de verantwoordelijke persoon voor besturingstechnologie, zei: “Deze technologie bevindt zich nog in de kinderschoenen. Momenteel zijn deze systemen slechts doeltreffend onder beperkte omstandigheden, zoals in een haven. Wij willen de technologie ter beschikking stellen van mensen die werkzaam zijn in de aquacultuur of betrokken zijn bij diverse activiteiten op zee, om een meer praktische systeemomgeving te bieden”. Tomoya Fukukawa, de verantwoordelijke persoon voor onderzoek en ontwikkeling van de technologie achter de robot met automatische navigatie, zegt: “Om echte veiligheid te bieden, zouden we bij het nastreven van technologie het psychologische en emotionele aspect van de klant kunnen benaderen”. Yuichiro Dake, de verantwoordelijke persoon voor herkenningstechnologie, zegt: “We willen graag robottechnologie lanceren die praktisch blijft in plaats van alleen maar op de markt te brengen”. Op deze manier zal Yanmar problemen van klanten oplossen en de uitdaging blijven aangaan om een toekomstige samenleving te creëren en het leven van mensen te verrijken.

SOLUTION 02 Other Solution Technology

Robot-tractor die de efficiëntie en precisie verbetert en de belasting van de werknemers tot een minimum beperkt.

Fish counting system Reducing burdens on workers for sustainable fisheries.